Zmiany mikrostruktury betonu ogniotrwałego z kotła rusztowego po pracy w instalacji energetycznej w warunkach współspalania biomasy z węglem kamiennym

Wala, T.; Czechowski, J.; Psiuk, B.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Zmiany mikrostruktury betonu ogniotrwałego z kotła rusztowego po pracy w instalacji energetycznej w warunkach współspalania biomasy z węglem kamiennym

Autorzy

Wala T. , Czechowski J. , Psiuk B.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Microstructure of refractory castable from the grate-fired boiler after work in the co-firing of coal and biomass conditions

Języki publikacji

Abstrakty

W artykule przedstawiono badania zmian mikrostruktury betonu glinokrzemianowego z dodatkiem SiC po pracy w kotle rusztowym w warunkach współspalania biomasy. W badaniach wykorzystano technikę mikroskopii świetlnej (LM), mikroskopii skaningowej (SEM/EDS) oraz dyfrakcji rentgenowskiej (XRD). Wykazano, że przyczyną szybkiego zużywania się betonu była złożona korozja chemiczna i mechaniczna. Korozja chemiczna polegała głównie na reakcji ziaren SiC obmurza ogniotrwałego ze składnikami gazowymi i stałymi, bogatymi m.in. w alkalia, MgO, CaO, siarkę i fosfor, znajdującymi się w spalinach i pyłach oraz na tworzeniu się wtórnych produktów w postaci narostu. Wykazano, że korozja mechaniczna następowała wskutek dużych naprężeń w materiale, których obrazem w mikrostrukturze były liczne mikropęknięcia i pęknięcia osłabiające wytrzymałość materiału z powodu utlenienie SiC i powstawania krystobalitu, z którym mogą wiązać się zmiany wymiarów liniowych kształtek betonowych wyłożenia kotła.

The manuscript presents microstructural studies of aluminosilicate with the addition of SiC refractory castable from the grate-fired boiler after service in the co-firing of coal and biomass conditions. Light microscopy (LM), scanning electron microscopy coupled with energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM / EDS) and X-ray diffraction (XRD) were used. It was shown that the cause of rapid wear of the concrete was both mechanical and chemical corrosion. Chemical corrosion was based mainly on SiC grains reaction with the gaseous and solid phases contained the alkali, MgO, CaO, sulfur and phosphorus components. Due to chemical reactions between components the accretion was formed and subsequent process of liquid phase secretion and infiltration of refractory material was observed. The mechanical corrosion was the result of high mechanical stresses in the material iniciated by SiC oxidation and formation of cristobalite. It led to the dimensional changes of the castable and formation of numerous microcracks and cracks that weaken the strength of the material.

Słowa kluczowe

beton ogniotrwały mikrostruktura korozja kocioł rusztowy biomasa współspalanie

refractory castable microstructure corrosion grate-fired boiler biomass co-combustion

Wydawca

Wydawnictwo Instytut Śląski Sp. z o.o.

Czasopismo

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

Rocznik

2016

Tom

R. 9, nr 24

Strony

81--96

Opis fizyczny

Bibliogr. 23 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Wala T.

Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, Warszawa, Oddział Materiałów Ogniotrwałych, Gliwice

autor

Czechowski J.

j.czechowski@icimb.pl

Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, Warszawa, Oddział Materiałów Ogniotrwałych, Gliwice

autor

Psiuk B.

b.psiuk@icimb.pl

Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych, Warszawa, Oddział Materiałów Ogniotrwałych, Gliwice

Bibliografia

[1] Grudziński, Z. Fakty: węgiel – energetyka w Polsce, Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, Kraków 2013, s. 87–105.
[2] Strategia rozwoju energetyki odnawialnej, Ministerstwo Środowiska, Warszawa, wrzesień 2000, http://www.pga.org.pl/prawo/strategia-OZE.pdf (10.02.2015).
[3] Rezolucja Sejmu Rzeczypospolitej Polskiej z dnia 8 lipca 1999 r. w sprawie wzrostu wykorzystania energii ze źródeł odnawialnych, M.P. z 1999 r. nr 25, poz. 365.
[4] Dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2000/76/WE z dnia 4 grudnia 2000 r. w sprawie spalania odpadów, Dz.Urz. WE L 332 z 28.12.2000, s. 91.
[5] Ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. o odpadach, Dz.U. z 2001 r. nr 62, poz. 628, roz. 6, art. 44, pkt 8.
[6] Polityka energetyczna Polski do 2025, Ministerstwo Gospodarki i Pracy, 4 styczeń 2005, http://www.oze.bpp.lublin.pl/dokumenty/kraj_meryt/pol_energ.pdf (12.02.2015).
[7] Janota Bzowski J., Ocena strategii rozwoju energetyki odnawialnej oraz kierunki rozwoju energetycznego wykorzystania biomasy rolniczej wraz z propozycją działań, Warszawa, sierpień 2005, http://www.mos.gov.pl/g2/big/2009_04/da719c46e3abfae19d5d611ad5607a4e.pdf (08.02.2015).
[8] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/28/WE z dnia 23 kwietnia 2009 r. w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych, Dz.U. UE L 09.140.16.
[9] Roszkowski A., Agroenergetyka w Polsce – przegląd perspektyw, [w:] III Konferencja „Stan polskiej energetyki odnawialnej”, Poświętne, 9–10.12.2004 r., Regionalne Centrum Doradztwa Rolniczego i Rozwoju Obszarów Wiejskich, Poświętne 2004.
[10] „BP Statistical Review of World Energy” 2007, June.
[11] Kubica K., Spalanie biomasy i jej współspalanie z węglem – techniki, korzyści i bariery, http://conbiot.ichpw.zabrze.pl/25_Spalanie_biomasy_i_jej_wspo3spalanie_z_weglem.pdf (12.02.2015).
[12] Yin C., Yin C., Rosendahl L.A., Kær S.K., Grate-firing of biomass for heat and power production, „Progress in Energy and Combustion Science” 2008, Vol. 34, No. 6, s. 725–754.
[13] Czechowski J., Wala T., Podwórny J., Stec K., Korozja wyłożeń ogniotrwałych w kotłach fluidalnych ze współspalaniem, „Materiały Ceramiczne/Ceramic Materials” 2013, nr 2, s. 145–150.
[14] Czechowski J., Malinowska T., Majchrowicz I., Betony ogniotrwałe o zwiększonej odporności korozyjnej dla potrzeb energetyki, Sprawozdanie 3708/2N033S11/100407/GB/BT/2011, nieopublikowane.
[15] Gnutek Z., Kordylewski W., Maszynoznawstwo energetyczne: wprowadzenie do energetyki cieplnej, wyd. 2 uzup., Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2003 (rozdział 8).
[16] Strzalka R., Ulbrich R., Eicker U., Propozycja modelu procesu spalania biomasy w kotle rusztowym, „Inżynieria i Aparatura Chemiczna” 2010, nr 4, s. 74–75.
[17] Harłukowicz A., Obmurza kotłów rusztowych, http://ebmp.pl/Image/Andrzej%20Harlukowicy%283%29.pdf (23.02.2015).
[18] Piech J., Piece ceramiczne i szklarskie, AGH Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, Kraków 2001 (rozdział 13).
[19] Nadachowski F., Zarys technologii materiałów ogniotrwałych, Śląsk, Katowice 1972, s. 51–53.
[20] Czech T., Sobczyk A.T., Jaworek A., Krupa A., Porównanie własności fizycznych popiołów lotnych ze spalania węgla kamiennego, brunatnego i biomasy, Konferencja POL-EMIS, Sienna 2012, 73–82, http://www.pzits.not.pl/docs/ksiazki/Pol_%202012/Czech%2073-82.pdf (10.03.2015).
[21] Bashir M.S., Jensen P.A., Frandsen F., Wedel S., Dam-Johansen K., Wadenbäck J., Pedersen S.T., Ash transformation and deposit build-up during biomass suspension and grate firing: Full-scale experimental studies, „Fuel Processing Technology” 2012, Vol. 97, s. 93–106.
[22] Ściążko M., Zuwała J., Pronobis M., Współspalanie biomasy i paliw alternatywnych w energetyce, Wydawnictwo Instytutu Chemicznej Przeróbki Węgla Politechniki Śląskiej, Zabrze–Gliwice 2007.
[23] Tchórz J., Współspalanie biomasy i paliw wtórnych w kotłach energetycznych. Konferencja naukowo-techniczna, Zakopane, 12–14 maja 2004, Izba Gospodarcza Energetyki i Ochrony Środowiska.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-27599144-0cbe-4830-ad14-f7631c697733